製品技術紹介

高北清掃センターにおける小規模施設でのごみ発電
株式会社プランテック〒 550-0003

1．はじめにエンジニアリング本部 特許・開発室
大阪市西区京町堀 1-6-2 肥後橋ルーセントビル 4 階
TEL 06-6448-0143
FAX 06-6448-4370

建屋中央のカーテンウォール部には見学者エリ

近年、カーボンニュートラルに向けた温室効アがあり、2 階の見学者通路では建屋を 1 周し果ガス排出削減のため廃棄物処理分野においてながら、ごみ処理の流れを理解できる環境学習も様々な取り組みがなされている。その中で設備が各所に設置されている。上層階からは、100t/ 日未満の小規模ごみ焼却施設においては両市の市街地を望めるようになっている。

ボイラ発電設備を備えた施設に注目度が高まっている。
2023 年 4 月から稼働を開始した「高北清掃センター」は、一般廃棄物焼却施設として竪型ストーカ式焼却炉にボイラ発電設備を備えた初の施設である。本施設は茨城県高萩市、北茨城市の 2 市から排出されるごみを処理しており、処理量が 40t/ 日・炉× 2 炉と小規模ではあるが余剰電力を電力会社に売電し、温室効果ガスの排出量削減に寄与している。本稿では、施設概要、安定燃焼および発電状況について紹介する。

表1

エネルギー回収施設概要

処理能力80t/ 日（40t/ 日・炉× 2 炉）

炉形式

堅型ストーカ式焼却炉

ボイラ形式

自然循環式廃熱ボイラ
蒸気条件：3.0MPa 300℃
最大発生蒸気流量：5.6t/h・缶

排ガス処理設備

減温塔＋ろ過式集じん器＋触媒脱硝塔

発電設備

復水式蒸気タービン発電機（衝動式）
最大発電出力：920kW

2．施設概要および特徴
本施設の概要を表 1 に示す。ボイラは焼却炉と一体構造とし、排ガス処理設備はろ過式集じん器のほかに、NOx 対策として触媒脱硝塔を設置している。また、復水式蒸気タービンの最大発電出力は 920kW である。図 1 は施設の外観であり、建屋右側には不燃性粗大ごみの破砕選別、缶・ペットボトルの選別・成形、びんの選別を行うマテリアルリサイクル施設が併設されており、発電電力の一部を供給している。

図1

施設外観71JEFMA No.72［2024.3］

表2項目

引渡性能試験時と施設竣工後の排ガス測定結果

単位施設
基準値

引渡性能試験時
1 号炉

2 号炉

施設竣工後
1 号炉

2 号炉

2023 年 5 月 23 日 2023 年 5 月 23 日 2023 年 7 月 25 日 2023 年 8 月 28 日

ばいじん量g/㎥（N）0.01＜ 0.001＜ 0.001＜ 0.001＜ 0.001

硫黄酸化物ppm

30＜1＜13.6

1.3

塩化水素ppm

50

128.72

全水銀µg/㎥（N）

30

＜ 0.3

＜ 0.30.051

0.091

窒素酸化物ppm

5027251410

一酸化炭素ppm

3011187110.10.0028

0.00250.00140.0000014

ダイオキシン類 ng-TEQ/㎥（N）※煙突での測定、O2=12% 換算値※施設基準値、測定結果は 1 時間平均値（一酸化炭素は 4 時間平均値）

3．竪型ストーカ式焼却炉の安定燃焼
竪型ストーカ式焼却炉は給じん装置から投入されたごみが炉下部で厚いごみ層を形成し、乾燥、熱分解する。発生した熱分解ガスはごみ層上方にて完全燃焼される。また、一次燃焼空気を常時一定量で炉内に供給していることにより、ごみの熱分解、燃焼が平準化され、燃焼温度と排ガス発生量の変動が少なくなり、ボイラ

図2へ安定した熱供給を行うことができる。表 2 に運転トレンドデータ

引渡性能試験時と施設竣工後の排ガス測定結果を示す。竪型ストーカ式焼却炉と独自開発のプ送り速度や一次燃焼空気量などを蒸気流量に合レコート式バグフィルタの採用により、いずれわせて変化させる複雑な制御が必要であるが、も施設基準値以下を満足できている。

竪型ストーカ式焼却炉ではそのような制御は用

図 2 には運転トレンドデータを示す。測定

いずに、ごみの安定燃焼に必要な制御のみで変は 2 分間隔であるが、6 分平均値をプロットし動の少ない蒸気流量が得られていることを示した。 燃 焼 室 温 度 お よ び 再 燃 焼 室 温 度 は ほ ぼている。

850℃を維持しており、蒸気流量の変動は 24 時間分のデータを小さい順に並べると、累積度数

4．発電状況

10 ％：4.42t/h、50 ％：4.93t/h、90 ％：5.39t/h

1 日の電力状況データを図 3 に示す。所内使であり、（90％値－ 10％値）／中央値＝ 0.196 と用電力は、エネルギー回収施設、マテリアルリなる。すなわち、中央値に対して± 10％以内

サイクル施設、管理棟の各系統に電力量計を設の変動にとどまっており、ボイラへの安定した置して測定している。夜間は最大発電出力の熱供給ができていることが確認できる。一般的

920kW で発電しており、余剰電力は売電してに変動の少ない蒸気流量を得るためには、ごみいる。昼間は併設されているマテリアルリサイ

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

製品技術紹介クル施設に電力を供給しているため、所内使用電力量と発電電力量が近くなり、買電、売電が頻繁に切り替わることになる。この場合、力率制御が不安定となりタービン発電機が解列する危険性があるため、発電出力 800kW を上限とする負荷制限を設けて不足電力量を意図的に受電している。なお、昼間でもマテリアルリサイ
クル施設が休止している時間帯は最大発電出力の 920kW にて発電をしていることから、施設職員の方がエネルギー有効利用を意識して操業

図42023 年 9 月度の電力状況データされていることがわかる。
5．おわりに
本施設は一般廃棄物処理施設では初めて竪型ストーカ式焼却炉にボイラ・タービン発電機を付帯させた施設であり、竪型ストーカ式焼却炉は小規模であっても安定燃焼ができる特徴から、高度な蒸気流量制御を行うことなく変動の少ない蒸気流量が得られ、安定した発電ができていることが確認できた。
図3

1 日の電力状況データ

今回紹介した施設で得られた経験を基に、さらなるカーボンニュートラルに向けての取り組みに尽力していく所存である。

図 4 に 2023 年 9 月度における日ごとの電力状況データを示す。2 炉運転時においては日平【参考文献】

均で 5,000kWh 程度の電力が余剰となり売電を

1）島田和宗、前田豊、山田裕史、山本翔悟：竪型行っている。点検整備のため 4 日間の 1 炉停止

火格子式ストーカ炉の稼働実績、第 40 回全国期間があり、その間は発電出力が所内使用電力

都市清掃研究・事例発表会論文集（2019）を下回るため、不足分は買電で賄っている。また、2 炉運転時においても図 3 で述べたように

本原稿は、「第 45 回全国都市清掃研究・事例昼間の不足電力を受電しているため、買電力量発表会講演論文集」（2024 年 1 月）に「竪型スが発生している。なお、9 月度は台風 13 号のトーカ式焼却炉による一般廃棄物発電施設の稼影響で災害ごみが搬入されたことにより、ごみ働状況」として掲載した内容を一部加筆・修正搬入量が計画値より増えたため、予定より 2 炉して転載した。

運転期間が長くなっているが、竪型ストーカ式焼却炉は年間処理量／日処理量能力＝稼働率と定義した稼働率で 331 日の実績 1） があり本施設でも、大きなトラブルなく操業できている。

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